发电机励磁系统原理课程课件三

发电机励磁系统原理第三部分励磁系统的组成与分类自动电压调节器AVR、ECR/FCR（励磁调节器）励磁电源（励磁机、励磁变压器）整流器（AC/DC变换，SCR、二极管）灭磁与转子过电压保护 按励磁电源分类：直流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统自并励励磁系统按响应速度分类：慢速励磁系统快速励磁系统高起始励磁系统

交流励磁机系统（三机它励）组成：交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。

优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响缺点：调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振荡同轴交流励磁机系统（二机它励）组成：交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；AVR控制可控硅的触发角，调整其输出电流，亦称为两机它励励磁系统。励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统。

优点：取消副励磁机，轴系长度缩短；缺点：调节速度慢同轴自励系统（并励、复励）自并励励磁系统组成：励磁变压器、大功率可控硅整流柜、灭磁及过电压保护、起励设备、自动电压调节器优点：结构简单、响应速度快缺点：强励时系统电压变化复杂交流侧串联自复激励磁系统励磁电压变压器ZB（并联变）的副方电压与励磁电流变压器GLH（串联变）的副方电压相联（相量相加），然后加在可控硅整流桥KZ上。当发电机负载情况变化时，例如电流增大或功率数降低，则加到可控硅整流桥上的阳极电压增大，故这种励磁方式具有相复励作用。静止无刷励磁系统

组成：主励磁机（ACL）电枢是旋转的，它发出的三相交流电经旋转的二极管整流桥整流后直接送发电机转子回路。无刷励磁系统中的副励磁机（PMG）是一个永磁式中频发电机，它与发电机同轴旋转。主励磁机的磁场绕组是静止的，即它是一个磁极静止、电枢旋转的交流发电机。无刷励磁系统彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减少了机组维护工作量。但旋转半导体无刷励磁方式对硅元件的可靠性要求高，不能采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电压及温度不便直接测量等。这些都是需要研究解决的问题旋转

励磁调节器原理图

移相触发器原理：Ut＋Uk＝触发脉冲

模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相

AVR（自动）恒电压闭环自动电压调节器

ECR（手动）恒电流闭环励磁电流调节器电压给定Ugref电流给定IfrefPID调节计算限制功能控制电压Uk恒无功闭环：AVR的辅助控制

励磁调节器构成

移相原理模拟电路移相原理数字移相原理之一

1、首先计算α角；

2、将α角转换为计数器的计数时间T；

3、由同步点启动计数器，计数时间就是α角；

4、计数时间到，触发相应的可控硅；

5、每隔600再触发下一个可控硅，共6个可控硅；

6、每发一个脉冲，启动脉宽中断，控制脉冲宽度。

励磁调节器输出脉冲脉冲变压器作用隔离功率匹配脉冲发展形式宽脉冲双脉冲宽高频脉冲双高频脉冲

励磁调节器功能简介无功补偿（调差）强励电流限制（快速限制）过励限制（励磁电流慢速、反时限）欠励限制（P-Q）定子电流限制（过无功限制）伏赫限制（V/HZ、U/F）（过激磁）软起励功能PSS功能电制动功能PT断线保护

励磁调差原理与应用全控桥强励与强减按照Ud=1.35U2cosa，一般强励α=150；强减α=1500

强励限制与过励限制1、电压强励能力取决于励磁变二次电压（阳极电压）；

2、电流强励能力取决于可控硅电流或者说是功率柜的数量；

3、强励限制是指电流限制倍数：倍；功率柜故障取1.1倍；

4、过励限制是励磁电流限制，大于1.1倍，反时限，励磁电流闭环；

欠励限制欠励动作后按照Q闭环运行，欠励设定值与机端电压值相关的设计

发电机进相不能太深，否则定子绕组的端部、磁轭等部件可能过热，将严重影响发电机的运行安全，失磁保护将动作停机。为了保证机组的稳定运行，低励限制器必须在机组超过限制区之前将定子电压升高，以使机组运行点回到允许的允许范围之内。定子电流限制（过无功限制、过励限制）定子电流限制还可以采用根据发电机输出的有功功率来确定发电机允许输出无功功率的方式来实现，即过无功限制当发电机电流超过了限制区，如果此时机组运行在进相状态，则限制器动作，增加励磁电流；如果此时机组在迟相运行，则限制动作，减少励磁电流。总之，定子电流限制器的作用是调节发电机定子电流中的无功分量，使发电机电流回到限制区以内运行。伏赫限制以及其他辅助功能设计U/F限制器是为了保护机组及与机组相连的变压器过激磁。当机组频率降低的时候，为了使机组的机端电压保持恒定，励磁系统将会增加励磁电流，此时，如果机组在低频率的情况下使机端电压保持在额定值，那么对机组及所有与机组相连的变压器而言，将有可能出现过磁通现象（尤其是主变压器），从而对机组及变压器造成损坏。其他辅助控制功能1、PT断线保护功能；2、软起励功能；3、主开关容错功能；4、同步电压断线保护励磁线产生瓜负阻社尼的啄原因阻尼过（正疲、零抽、负关）VS惯性动态稳熟定可以改理解故为机电舌振荡砌的阻像尼问索题。AVR裁造成阻脱尼变弱、甚至贺变负（K夺5变脱负)。在—定的运围行方式疾及励磁于系统参敬数下，盟AVR砌在维持Ug恒定矿的同驳时，区会产叙生负凤的阻价尼作栋用。扰动犁前后隆：ΔP傍→颤Δ豆δ1羞→驱Δ呜δ→摆动→阻尼→Δδ2呢→稳定传统不励磁昌：低闷增益俩慢速撕（没珠有能腔力管贷闲事厨）Δδ→ΔU县g→A暑VR作用小陆、反应鼠慢→ΔUf小→ΔI景f小摊→Δ→ΔP（力矩象横限不明孙）→驴对Δδ影响极剩小。现代妈励磁为：高蜻增益司快速底（管斤闲事梦帮倒坏忙）Δδ笼→ΔUg→AV想R作用扮大、批反应勉快→ΔUf大→ΔIf大园→Δ→ΔP（力矩穗第二胜象限慌）→产生线负阻舒尼使诞原来稍的阻醒尼变锐小，府对Δδ负面方影响维。AV匪R+状PS交S:高增境益快刑速+附加控接制系统锡（管闲弄事帮正桶忙）Δδ→ΔU斗g→AV衡R作用大抗、反应制快→ΔU识f大哑→ΔIf大，Δ→ΔP（力矩税第一展象限膨）→产生禽正阻途尼使芦原来停的阻启尼变昂大，剃对Δδ正面昼影响首。电力系秤统低频觉振荡本机振糊荡模式地区性职振荡模披式（loc瞧al膨mod抹el）：频率俩一般政在0.惑5～2.0套Hz；区域煌间振番荡模然式（int康era棒reamo觉de梦l、tie垂lin承emo光de厅l）：频率一成般在0.1～0.5狐Hz）。小系统：0.5～2.桐5H磁z；大系偏统：0.蓝2～2.狗5H门z；全国联横网：0.1～2.0籍Hz；解决励卖磁产生沸负阻尼淋，造成赶系统产征生低频花振荡的西方法是脊附加控俱制，即族电力系脱统稳定很器，线婶性最优头励磁控粱制器，寻各种智涛能控制旧器。依据F.晒D.迪米洛庸和C.康柯迪前亚理论秒设计的经电力系展统稳定睁器(P歪ow怠er咸s治ys雅te督m症st轿ab诊il寨iz松er铜)，简称PS娱S，即为获抑制贺系统释低频凤振荡识和提蓬高电涌力系许统动渠态稳这定性极而设喝置的滋。电力零系统待稳定每器原泛理建立δ子－ω平介面坐标宰系T1：励磁溜产生赠的电折磁力洋矩T2：PSS产生的侍电磁力恨矩ΔP扯SS只:附加励摔磁控制锈信号AVR品(PI陶D)＋PS态S产生的舰电磁力米矩PS古S输入信惑号Δω、Δδ、Pe、ΔP、Δf测量脾轴转究速Δω，测量拘和处理汤比较复厌杂,轴系扭花转的处傲理更加届困难，鼻使用较摔少测量过袄剩功率ΔP，测量和显处理更毒加复杂,输入恒信号诊多，役使用暂也少测量侨电功苗率Pe，在假定机凤械功率催不变的肌情况下邮，可以答得到过屠剩功率ΔP，使用孤广泛版，效果阁不错枕。但施在原作动机趁功率翁变化乱时会伞出现拍反调敬现象爹。测量秆机端扔电压错频率验△f，克服了